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第56屆--民國105年

「四」是而「飛」──基於Arduino的四軸飛行器之探討

近年來Maker風氣盛行,四軸飛行器成為時下熱門的話題,玩家們藉由自行組裝四軸飛行器,學習其中運作原理。而我們希望以較低的製作成本,達到與市面上現成品相同,或更進階的功能。而選擇使用Arduino做為控制,開放原始碼的專案也讓零件及軟體的選擇更有彈性。我們在製作過程中,了解自行組裝的四軸飛行器會遇到那些問題,及飛行時不穩定的現象,在實際組裝一台四軸飛行器的過程中,也一一解決所遇到的困難。組裝完成後,我們也以不同的方式測試其穩定性,利用Arduino飛行控制板,紀錄數據,在每次飛行後,分析飛行數據,藉由改變零件位置配置,並探討組裝後不穩定的原因。

無電電鍍-熱浴浸泡法

為了提高鋼、鐵的防鏽能力,本研究採用氧化劑(亞硝酸鈉)促使鋼、鐵表面產生黑色膜狀物(四氧化三鐵),使內部的金屬不受外在的因素影響而有效的被保護,避免金屬表面產生氧化生鏽,以提升產品的功能性,及產品使用上的安全性。 本研究主要在於探討在無電的情況下,如何能夠快速地將金屬表面做防鏽處理,以有效的達到延遲氧化的時間,並且討論溫度及藥劑與水的比例對各種金屬的螺絲的無電電鍍之效果有何差異。 研究結果發現溫度的高低以及藥劑濃度對於反應結束後的產品所呈現出的差異及防鏽能力皆有所影響,其中發現最佳溫度為120℃左右,最佳濃度為[NaOH]=12.5M,[NaNO2]=0.43M。

務去陳言,「磁」必己出

當一鋁環在一通有交流電的螺線管上時,鋁環會受電磁感應力作用而飛起,而此電磁感應力會因鋁環所在的高度和螺線管內交流電電流大小影響。當一鐵芯受外加磁場(H場)作用時,其所產生的磁場(B場)並不會隨H場線性變化。而鐵芯的磁導率會因外加磁場(H場)震盪頻率的增加而降低。

蛹結同心

我們透過觀察淡紋青斑蝶幼蟲及蛹的生長環境,並觀察牠們的寄主植物,探討蛹體的顏色會隨周遭環境而變色及蛹的絲墊所能承載的重量,推論幼蟲化蛹時也有省力的科學概念,並驗證絲墊與附著物所夾的角度30°會比所夾的角度90°,能承載大於1倍以上的重量及大自然的抗力。蛹的絲墊黏著力強,抗拉強度大於3M掛勾,經過4個月的風雨侵襲,絲墊仍能保有原來的負荷力。 前蛹期掉落的幼蟲,依舊能靠身體的蠕動而成蛹。即將羽化的蛹,不慎掉落,可藉由蛹體尾部的破洞突破蛹殼及外力的協助,成功羽化。羽化出蛹殼的蝶,尾部被絲墊黏住了,無法及時把體液流到翅脈,翅膀畸形,即失去飛行的能力。

以地殼均衡理論模擬臺灣地殼模型

本研究利用地殼均衡理論研究臺灣地區合理的大陸地殼組成,以討論造山運動進行中的臺灣是否已達地殼均衡。由地殼均衡理論模擬大陸地殼的組成模型中,顯示以花岡岩、安山岩及玄武岩等三種岩石比例組成之模型最為接近現實中的地形高度。研究結果顯示,大陸地殼的組成以安山岩質為主,而花岡岩質與玄武岩質的相對比例之多寡則與當地的初始岩性為何者有關。臺灣玉山因岩性以板岩、片岩等密度較低的變質岩為主,故其大陸地殼組成比例呈現花岡岩質較玄武岩質高。臺灣由於受到弧陸碰撞的斜碰撞、以及碰撞點由北往南遷移的影響,模擬計算的海拔高度減去現實海拔高度所呈現之結果為該值由北向南增加,顯示受弧陸碰撞影響的造山運動之活躍度正由北往南遞增。

雷電膠加

導電接著劑是半體中重要材料之一,本作品導電接著劑是半體中重要材料之一,本作品導電接著劑是半體中重要材料之一,本作品以樹脂接著劑添加金屬粉末,製成導電以樹脂接著劑添加金屬粉末,製成導電以樹脂接著劑添加金屬粉末,製成導電著劑,並改變不同因研究得到以下結論著劑,並改變不同因研究得到以下結論著劑,並改變不同因研究得到以下結論著劑,並改變不同因研究得到以下結論著劑,並改變不同因研究得到以下結論:鬆散堆積的金屬粉末或絕緣體接著劑樹脂鬆散堆積的金屬粉末或絕緣體接著劑樹脂鬆散堆積的金屬粉末或絕緣體接著劑樹脂鬆散堆積的金屬粉末或絕緣體接著劑樹脂鬆散堆積的金屬粉末或絕緣體接著劑樹脂鬆散堆積的金屬粉末或絕緣體接著劑樹脂不導電;摻混金屬粉末的導電接著劑固化後才可能形成導電體;接著劑配方隨添加粉末種類不同,固化後才可能形成導電體;接著劑配方隨添加粉末種類不同,固化後才可能形成導電體;接著劑配方隨添加粉末種類不同,固化後才可能形成導電體;接著劑配方隨添加粉末種類不同,導電效果也不同,以摻混銀粉產生的較佳、鏽鋼最差;導電接著劑摻混銀粉時,添加量愈多導電效果愈好;接著劑加入少許溶後,熱固化過程因揮發,可使配方體積收縮,提升銀粉緊密接觸促使導電性增加;配方中添產生的熱效果,與導電性有正向關係但是亦可發現其中差異之處。

手勢密碼鎖

本研究目地是要以光敏電阻對光感的反應來代替一般的常見的鑰匙及感應卡,減少大眾平常需攜帶的解鎖物品。我們利用了我們的專業搭配了電子學、數位邏輯、Arduino的相關知識,而且我們使用偵測手的弧度製作出了兼具防盜、新潮的新世代智慧解鎖器。經由實驗證實,本文所設計的產品能正確的判斷出密碼的成功率達九成,並能成功的防止宵小的入侵。

再探均分問題的動態穩定

本文探究是否能將三堆石頭移動成數量皆相等的狀態(稱之為「穩定狀態」),因為遊戲進行中,石頭的總數不變,故以石頭數量總和進行分類觀察,我們逐步探討得到:數量總和不是6的倍數之非穩定狀態數對無法形成穩定狀態,進而得到形成穩定狀態的充要條件,並且利用二進位表法歸納三堆時的移動次數型態,得到不須二進位即可操作的移動方法。最後,我們將此結果擴展到多堆石頭時,形成穩定狀態的充要條件及移動方法。

好一個「基因」— 十字型橢圓規的推廣研究

本研究中討論了橢圓規的性質,從中提出「對基因進行操作」的觀念,而先將圖形推廣至其他它二次曲線乃至一般曲線,發現其操作模式都和線性變換有關。接著,將反演變換引進操作中,考察其性質。最後,基於上述研究心得,對一些特殊的基因(如常數基因、直線基因、二次曲線基因)及特殊的幾何操作,例如三角形的外心、重心、垂心、內心,甚至費馬點之軌跡加以考察,而發現軌跡除了二次曲線外,尚有一些有趣的曲線。最後,我們也發展出三條線以上的斜角橢圓規或曲線規,而能附帶地以之設計製造美妙的圖案。

豬事太平-茶樹萃取液對豬併欄之影響

豬隻進行併欄時會發生打鬥而導致嚴重之經濟損失。此研究之目的在探討茶樹萃取液對豬隻併欄打鬥之影響。研究結果顯示豬隻併欄前給予1%之茶樹萃取液可減少59.95%之打鬥。而1%茶樹萃取液及減光之合併處理組能減少71.78%之打鬥行為,其效果較Azaperone及減光合併處理組者佳;1%茶樹萃取液及Azaperone處理組則能減少83.4%之打鬥行為;另外,Azaperone、1%茶樹萃取液及減光合併處理組能減少90.54%之打鬥行為。 綜合結果顯示,茶樹萃取液可顯著減少豬隻併欄之打鬥行為,基於操作之方便性及經濟考量,建議豬隻於併欄前以1%茶樹萃取液與畜舍減光合併處理,可達到減少豬隻打鬥之最佳效果。